应用多体有限元法预测车体结构疲劳寿命

利用多体动力学和有限元法结合的混合方法对机车车体结构疲劳寿命进行仿真研究.首先在SIMPACK中建立机车整车的多体系统动力学模型,根据不同的载荷工况计算其载荷时间历程;其次根据有限元准静态应力分析法,获得车体结构的准静态应力应变影响因子(stresses influence coefficient,SIC),再利用模态分析技术获得车体结构固有频率和模态振型,以及确定车体结构危险点位置.基于危险应力分布的动载荷历程,结合车体材料的S-N曲线以及Palmgren-Miner损伤理论,利用FE-FATIGUE软件的安全强度因子分析法和WAFO(wave analysis for fatigue and oceanography)技术进行标准时域的车体结构疲劳寿命预测,其中包括应力应变的循环计数、损伤累积和寿命预测.实测结果和仿真结果相互对比表明,这种方法可以有效预测车体结构的疲劳寿命,其精度和动力学与有限元模型的精度有关.     

工程专用自卸车车架疲劳寿命分析

为了准确预测TY-2工程专用自卸车车架的疲劳寿命,提出了一种基于整车道路试验结合模态应力恢复的车架疲劳预测方法。基于有限元和试验模态分析,建立整车刚柔耦合动力学模型,并通过模型驾驶室地板加速度曲线与实车路试时采集的驾驶室地板振动加速度曲线进行对比验证了动力学模型的准确性。根据实际道路试验获得真实的激励输入,通过多体动力学仿真结合模态应力恢复理论,复现了柔性体车架所受的载荷信息。运用疲劳寿命分析方法预测了车架的疲劳寿命。结果表明该分析方法预测的疲劳寿命与工程自卸车实际情况吻合,对于车架结构的优化改进具有一定的参考价值。     

阶梯式半挂车车架疲劳寿命预测

根据某阶梯式半挂车车架的结构特点,建立了其有限元模型,通过分析得到车架静态应力分布;基于半挂车多体动力学模型,以H级路面的路面载荷作为边界条件进行动力学分析得到车架载荷谱。以上述分析数据为依据,综合考虑影响半挂车车架疲劳特性的主要因素,采用多轴临界面法Brown-Miller疲劳损伤平均应力修正模型预测了半挂车车架的多轴疲劳寿命,得到其疲劳薄弱部分,为结构和工艺优化提供参考。     

随机载荷作用下微车车身结构疲劳寿命仿真分析

以微型车车身结构为研究对象,合理简化结构后建立车身有限元模型,确定载荷形式后,对车身进行静应力分析。以应力分析计算结果为基础,在动力学软件中计算获取车身承受的随机载荷,结合材料的S-N曲线和线性累积损伤理论,运用Goodman平均应力修正法,对车体进行全寿命疲劳分析,根据车身疲劳分析结果可知,该微型车车身结构疲劳寿命满足强度和疲劳性能要求。     

混凝土搅拌车副车架多轴疲劳分析

以CAE技术为基础,对某厂13方混凝土搅拌运输车的副车架结构进行多轴疲劳分析。为了能够准确预测车架结构的疲劳寿命,采用有限元分析和多体动力学相结合的方法。在有限元软件ANSYS中建立了车架的有限元模型并进行强度分析;通过多体动力学模型仿真整车在B级路面的随机激励下的运动状态,提取钢板弹簧与车架连接位置的载荷历程;并在此基础上根据车架材料的疲劳性能数据和合适的疲劳损伤模型利用疲劳分析软件FE-Safe进行了车架的多轴疲劳分析,得到了车架的疲劳寿命分布情况以及容易发生疲劳失效的位置。分析结果与路试结果对比表明,该方法可在设计阶段有效预估汽车关键零部件在非比例载荷作用下的疲劳寿命。     

基于有限元法的汽车构件疲劳寿命分析

对汽车构件结构疲劳分析和寿命预测方法即静态疲劳分析方法和总寿命S-N预测方法进行了介绍。针对某种型号轿车的悬架,应用多体动力学软件ADAMS构建了悬架的虚拟样机,进行了动力学仿真分析。并应用MSC系列有限元分析和疲劳软件对下控制臂进行分析,计算了其应力特性和疲劳寿命。     

SUS304不锈钢点焊接头疲劳寿命研究

为了准确预测工程机械上SUS304不锈钢点焊接头的疲劳寿命，提出了一种用于焊点寿命预测的S-N曲线。根据常见的几种点焊接头的结构形式，制备了不同板厚组合的拉剪疲劳试件，通过疲劳试验获取了试件的疲劳寿命数据。利用CT扫描实验获取了准确的焊核直径，建立了试件的有限元模型，并通过光学应变测量试验验证了该模型的准确性。然后，基于Rupp等效结构应力法和疲劳试验数据建立了综合不同板厚组合和载荷比的结构应力-寿命曲线(S-N曲线),并使用Goodman修正法消除了载荷比的影响。最后，建立了振动输送机有限元模型，并进行瞬态动力学分析获取了振槽焊点的结构应力，基于建立的S-N曲线预测了焊点寿命。结果显示，振槽各焊点接头无疲劳问题，存在焊点冗余情况，可以做轻量化设计。     

基于刚柔耦合的转向架构架关键部位疲劳分析

以某型地铁车辆转向架构架为研究对象,根据结构模态综合法基本原理,通过有限元模态分析对构架进行主自由度缩减,得到构架模态中性文件。建立地铁车辆刚柔耦合多体动力学模型,利用多体动力学仿真,得到不同工况下构架关键部位的应力时间历程变化趋势。最后采用惯性释放法对构架关键部位进行准静态应力分析,依据车辆刚柔耦合多体动力学模型得到转向架构架关键部位的边界载荷,结合材料的S-N曲线,最后通过虚拟疲劳仿真的方法预测构架关键部位的疲劳寿命。     

基于PSD法的电动轮自卸车车架随机振动疲劳寿命预测

针对国产首台载重达300 t的电动轮自卸车车架疲劳性能是否满足设计要求而开展数值分析研究,拟通过寿命预测评估车架疲劳可靠性。首先在MSC.Nastran中对车架进行模态和频率响应分析,获得模态中性文件和输入与结构应力之间的传递函数;再次,借助ADAMS建立整车刚柔耦合多体动力学模型,进行整车C级路面动力学仿真分析,输出车架随机载荷时间历程,并通过傅里叶变换计算其功率谱密度函数(PSD);最后,根据车架材料SN曲线,利用MSC.Fatigue中的Vibration模块进行振动疲劳寿命分析,得到车架危险点的寿命值满足设计要求,从而为后续开展车架可靠性设计和结构优化提供参考依据。     

基于随机振动的某客车车架疲劳寿命研究

建立车架的有限元模型,利用Hypermesh软件对车架进行频率响应分析,得到车架结构的响应特性。在ADAMS/CAR软件中建立整车动力学模型,通过仿真获取车架与悬架连接处所受到的动态外载。运用疲劳分析软件MSC.FATIGUE ,选取有效的 S- N曲线,结合车架动力响应特性和多体动力学仿真结果,采用Dirlik疲劳评估模型计算出车架危险位置的疲劳寿命,为提高该车架的安全性提供了依据。     

坦克多体系统动力学建模及模型试验验证

为研究坦克的行驶振动特性和越野机动性,通过虚拟样机技术和多体动力学建模方法,对坦克动力学系统进行了拓扑结构分析,建立了坦克多体系统动力学模型,基于谐波叠加法建立了随机路面模型;为了验证模型的可信性,在稳定行驶工况下,分别选取汽车平台障碍和随机路面高速跑道环境,将模型仿真结果和实际车辆试验结果进行对比分析。结果表明：该坦克多体系统动力学模型能够较好地反映实际车辆的振动特性,为坦克行驶振动特性的研究提供了参考模型;实车试验的方法能够很好地用于仿真车辆模型动力学特性的验证。     

三轴载货汽车振动分析集成建模技术研究

用多体方法建立三轴载货汽车整车动力学模型，用专门开发的数字化汽车道路仿真系统获得道路激励时域模型，同时建立对车辆振动响应量值进行客观评价的物理标量和对其主观评价的感觉模型。然后，对分立的不同主体模型进行组集，获得包含人、车、路交互大系统模型，为系统级研究车辆平顺性奠定了分析基础。     

基于遗传算法的厢式货车平顺性优化

在RecurDyn中建立某厢式货车的整车多体动力学模型。基于离散梁法,建立整车模型中的钢板弹簧动力学模型,在板簧模型中,采用用户自定义子程序的方法为弹簧片间定义的三向力,可有效模拟簧片间的接触力和摩擦力,应用基于元模型的优化方法,对钢板弹簧模型的参数进行辨识;基于AR模型开发的路面不平度重构程序,可生成能够被RecurDyn调用的路面文件;进行该厢式货车整车平顺性试验,仿真和实车试验结果验证了所建整车模型的正确性;采用试验设计方法分析了悬架参数及驾驶室悬置参数对平顺性的影响,为平顺性优化时变量范围的选取提供了依据;提出一种采用批处理方式,通过ProcessNet集成AForge.Genetic组件实现遗传算法进行整车平顺性优化的方法,优化后驾驶员脚部地板处总加权加速度均方根值下降了9.35%,提高了厢式货车的平顺性能。     

B级和C级路面下汽车行驶平顺性的仿真分析

根据多体动力学理论,利用A dam s的专业模块A dam s/car建立完整的整车样机模型。在B级和C级路面的行驶状况下,对整车在40 km/h、60 km/h、80 km/h、100 km/h速度下进行平顺性仿真分析,研究B级和C级路面情况下速度对车辆行驶平顺性的影响。     

基于CAE技术的车体动力学仿真分析

基于CAE技术对受冲击载荷作用的车体进行了动力学仿真分析,在三维CAD软件中,创建了车辆零部件的几何模型,对车体中面模型进行网格划分,创建车体有限元模型,对其进行模态叠加法瞬态动力学分析;在多体动力学仿真分析软件中,建立柔性车体,并添加其他零部件,建立车辆的刚柔混合虚拟样机模型进行多体动力学仿真分析。利用两种方法,对火炮发射工况下的车体刚强度分析得到的结果基本相似。     

新型运动车车身疲劳寿命分析研究

为提升自行研发的一款倒三轮运动车样机可靠性与疲劳寿命,利用模态分析和多体动力学分析方法,及疲劳寿命分析基本原理与方法,分析新型运动车车身结构与运动特性,得出此类运动车车身疲劳寿命分析的方法流程。采用模态分析法计算车身的应力历程信息,运用ADAMS/Car建立新型运动车刚弹耦合多体动力学模型,结合自编程序生成的路面谱,利用MSC/Fatigue分析预测新型运动车车身的疲劳寿命,获得车身疲劳寿命分析所需的激励载荷历程。优化车身结构,减轻车身的自重,为车身结构的设计提供参考,能够在产品设计的初期对产品寿命进行初步预测,缩短产品的开发周期,节省开发成本。     

空气悬架SIMPACK与MATLAB联合仿真研究

利用虚拟样机技术建立了基于多体动力学软件SIMPACK的空气悬架客车模型,并基于神经元自适应控制理论在MATLAB中设计了神经元自适应控制器。通过SIMPACK中的路面编辑器建立了脉冲输入以及随机输入两种路面模型,进行了SIMPACK动力学模型与MATLAB控制策略的联合仿真研究。仿真结果表明,由车辆虚拟样机模型和神经元自适应控制策略组成的空气悬架系统,相比于被动悬架系统,有效降低了车身垂直振动加速度响应,抑制了车身姿态变化,改善了客车的行驶平顺性和乘坐舒适性。     

基于多体动力学仿真的履带车辆转向性能分析

以多体系统动力学理论和方法为基础,基于RecurDyn软件建立高速履带车辆多体动力学模型及路面模型,对履带车辆在硬、软两种地面的高速转向过程进行动力学仿真和对比分析。重点分析车辆在转向过程中履带预张紧力、转向半径和路面工况这3方面因素对转向特性的影响。研究结果表明:履带车辆高速转向时,软地面转向性差,易发生车辆侧翻、脱轮等现象;车辆以20 km/h的速度,转向半径r>B/2软地转向时,两侧履带滑移(滑转)现象不明显,转向稳定性最好,当选取车重力的10%(20 kN)作为预张紧力时,履带动态张紧力波动变化小,车辆转向角加速度没有出现幅值突变,转向平稳。     

弹簧刚度和车速对某微型车制动性能的影响分析

以某微型车为工程实例,在ADAMS环境下建立了车辆动力学模型,进行了变参数的直线制动仿真试验,以制动过程中的汽车动力学响应为依据,定量的分析了前悬架弹簧刚度变化对汽车制动效能和制动方向稳定性的影响,并解释了随着车速的增加汽车制动方向稳定性变差的原因.     

基于CDTire的底盘部件疲劳耐久仿真分析

为了在车型开发前期有效排查底盘系统设计问题,基于CDTire轮胎模型,建立了虚拟路面底盘部件疲劳耐久仿真方法。根据轮胎试验数据建立高精度CDTire轮胎模型,应用3D扫描技术将试验场路面转换成数字路面,导入实际参数搭建某SUV底盘刚柔耦合模型,将三者结合进行多体动力学仿真。提取多体动力学结果中各零部件的路面载荷谱导入至疲劳耐久仿真软件,以SUV前副车架为例计算汽车底盘部件的疲劳寿命。该仿真方法的实施可实现耐久性能设计前置,缩短研发周期降低成本。